園子和小蘭購物結(jié)束坐公交的時候，有一位自稱是設(shè)樂的老人坐在了小蘭旁邊，他說自己認(rèn)識小蘭并打算去趟毛利偵探事務(wù)所，聊著聊著小蘭睡著了，醒來的時候老人已經(jīng)離去，可是小蘭卻很擔(dān)心老人的安危，執(zhí)意要去公車站找老人，這時，柯南發(fā)現(xiàn)小蘭的包里多了一張磁片，這張機(jī)密磁片的內(nèi)容到底是什么？老人又到底去了哪里？

柯南，小蘭和小五郎一行三人搭乘開往北海道的特快列車北斗星三號，在通過隧道的時候珠寶商人出云被人槍殺，兇手將車窗射穿跳出車外逃跑，之后警方又在隧道之中發(fā)現(xiàn)了疑似歹徒的男人，這宗命案的過程簡直跟柯南的爸爸工藤優(yōu)作一篇未發(fā)表的推理小說一模一樣，期間一個言行奇怪的女人引起的柯南的注意，在柯南揭穿她的謊言后，她終于暴露了身份。

學(xué)校里最近發(fā)生了很多詭異的事情，而且教導(dǎo)主任在沒請假的情況下也消失了好幾天，當(dāng)柯南向老師和校長問及此事時，大家也都避而不語，為調(diào)查真相少年偵探團(tuán)夜探帝丹小學(xué)，附有學(xué)生名字的娃娃，移動的人體模型，窗戶后面的黑影，樓梯上的煙霧和扶手上的紅色顏料，以及自己班級里突然出現(xiàn)的十幾個黑影，雖然這一切看似撲朔迷離，但是真相只有一個。

小蘭，園子和柯南在溜冰場認(rèn)識了五個自稱是陶土射擊愛好者的朋友，就在大家等待看煙火的時候，洗手間卻傳來園子的尖叫，大家慌忙趕到現(xiàn)場時，看到的卻是千尋遭人用散彈槍擊中胸部倒坐在洗手間的慘狀，她的尸體旁邊留下了一個用血寫成的S狀文字，于是小五郎推斷這個英文字母代表著「兇手就是佐野泉」的信息，但高木和目暮警官卻推翻了他的猜測，之后，警方在死者的攜帶行動電話上發(fā)現(xiàn)了KIX的字樣。

在流水亭吃飯的時候，柯南再次遇到謀殺案件，死者是繩文大學(xué)的新井副教授，同行的兩人金田和巖間表示他們是為了慶祝新井晉升才來流水亭，調(diào)查后并沒有發(fā)現(xiàn)可疑人物出現(xiàn)在新井遇害的八號房，而當(dāng)時金田和巖間也都有不在場證明。但一切瞞不過柯南的眼睛，在查看了金田和巖間所在的三號房和送飯用的船只后，找到了兇犯難以逃脫的鐵證。